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沥青路面结构组成与性能特点

沥青路面是市政、公路工程中应用广泛的路面形式,结构分层清晰,各层承担特定功能,有明确的材料与性能要求。

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沥青路面是市政、公路工程中应用广泛的路面形式,结构分层清晰,各层承担特定功能,有明确的材料与性能要求。

一、沥青路面结构组成

沥青路面结构自下至上由垫层、基层、面层三层组成,各层特点如下:

1.1 垫层

图1

垫层是介于基层和路基之间的层位,主要设置在温湿度不良的路段,用于改善路面使用性能。季节性冰冻地区路面厚度不足最小防冻要求时,设置防冻垫层可免除或减轻冻胀、翻浆病害。

需按设计设置垫层的路段:

  • 季节性冰冻地区的中湿或潮湿路段
  • 地下水位高、排水不良,路基处于潮湿或过湿状态的路段
  • 水文地质条件不良的土质路堑,路床土处于潮湿或过湿状态的路段

材料要求:宜采用砂、砂砾等颗粒材料,小于0.075mm的颗粒含量不大于5%。

1.2 基层

图2

基层可分为上基层和下基层,可采用刚性、半刚性或柔性材料,需结合交通等级和路基抗冲刷能力选料,适配原则:

  • 冰冻、多雨潮湿地区:石灰粉煤灰稳定类材料宜用于特重、重交通的下基层
  • 石灰稳定类材料:宜用于各类交通等级的下基层以及中、轻交通的基层
  • 热拌沥青碎石:宜用于重交通及以上道路的基层
  • 级配碎石:可用于中、轻交通道路的下基层及轻交通道路的基层
  • 级配砾石:可用于轻交通道路的下基层

常用基层材料分为两类:

(1)无机结合料稳定粒料

属于半刚性基层,包含石灰稳定土类、石灰粉煤灰稳定砂砾、石灰粉煤灰钢渣稳定土、水泥稳定土、水泥稳定碎石等基层,特点是强度高、整体性好,适用于交通量大、轴载重的道路;所用工业废渣(粉煤灰、钢渣等)需性能稳定、无风化、无腐蚀。

(2)级配型材料

属于柔性基层,包含级配砂砾与级配砾石基层,可用作城市次干路及其以下道路基层。 材料要求:

  • 天然砂砾需质地坚硬,含泥量不大于砂质量(粒径小于5mm)的10%
  • **砾石颗粒中细长及扁平颗粒含量不超过20%**粒径要求:
  • 级配砾石用作次干路及以下道路下基层时,最大粒径宜小于53mm
  • 用作上基层时最大粒径不大于37.5mm

1.3 面层

图3

高级沥青路面面层可划分为上(表)面层、中面层、下(底)面层。 面层直接承受行车作用,可改善行车条件、提升道路服务水平(舒适性、经济性),同时直接接触行车与大气,承受行车荷载的竖向力、水平力、冲击力,还受降水侵蚀和温度变化影响。

常见沥青面层类型:

1. 热拌沥青混合料面层按空隙率分为三大类:

  • 密级配:分粗级配型(AC—C)、细级配型(AC—F),空隙率3%~6%,AC型混合料、骨架型SMA均属于密级配
  • 半开级配:热拌沥青碎石(AM),空隙率8%~15%
  • 开级配:OGFC排水沥青混合料,空隙率18%~23%

2. 温拌沥青面层生产施工温度比同等热拌沥青(HMA)低20~40℃,通过添加沸石、氧化蜡、沥青乳液甚至水生产,优势为:降低石油消耗,减少二氧化碳、气溶胶、蒸汽排放,可低温摊铺、路面更快放行,施工季节放宽,尤其适合寒冷地区。

3. 冷拌沥青混合料面层适用于支路及以下道路的面层、支路表面层,以及各级沥青路面的基层、连接层、整平层;冷拌改性沥青混合料可用于沥青路面坑槽、井周冷补。

4. 沥青贯入式面层宜用作城市次干路以下道路面层,主石料层厚度依碎石粒径确定,厚度不宜超过100mm。

5. 沥青表面处治面层主要起防水层、磨耗层、防滑层或改善碎(砾)石路面的作用,集料最大粒径需与处治层厚度匹配。

二、沥青路面各结构层性能要求

2.1 垫层性能主要指标

图4

  • 宜采用砂、砂砾等颗粒材料,小于0.075mm的颗粒含量不宜大于5%
  • 排水垫层应与边缘排水系统连接,厚度宜大于150mm,宽度不小于基层底面宽度
  • 防冻、排水垫层宜用砂、砂砾;半刚性垫层宜用低剂量水泥、石灰稳定的粒料或土类材料

2.2 基层性能主要指标

图5

  • 需满足结构强度、扩散荷载能力、水稳性、抗冻性要求
  • 不透水性好:底基层顶面宜铺沥青封层或防水土工织物;排水基层下需设置水泥稳定粒料或密级配粒料组成的不透水底基层,防止渗水影响路基

2.3 面层使用指标

图6

具体指标包括:承载能力、平整度、温度稳定性、透水性、水稳定性、抗滑能力、噪声量。 近年我国城市推广降噪排水路面,典型结构组合为:上面层采用OGFC沥青混合料,中、下层采用密级配沥青混合料,既满足强度高、高低温性能好、平整密实的路用要求,又实现排水降噪功能。

总结

沥青路面的分层设计和严格的材料、性能要求,是保障道路使用寿命和通行体验的核心,工程中需严格遵循要求控制参数,保障路面结构满足设计使用要求。

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